一種基于PXI總線的便攜式電學多參數(shù)校準裝置研究

嚴小銳

(中航工業(yè)成都飛機工業(yè)(集團)有限責任公司，四川成都610091)

0 引言

作為一家特大型軍工企業(yè)，在企業(yè)內(nèi)部有大量的專用測試設備。這些設備中有相當一部分的量值溯源最終都轉(zhuǎn)化成對電壓、電流、電阻、頻率、時間等電學參數(shù)的淵源。由于專用測試設備的特殊性，往往需要計量人員攜帶大量計量標準設備到現(xiàn)場進行計量工作，隨后將測得的數(shù)據(jù)帶回實驗室進行后續(xù)處理，工作效率低且易出錯。

PXI總線是以CompactPCI為基礎，由具有開放性的PCI總線擴展而來，其特點是成本低、速度快、體積更緊湊［1］。另一方面，隨著儀器科學與計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機已成為了儀器的一部分，使儀器有了更強大的運算處理能力［2］。

為解決部分專用測試設備電學類參數(shù)淵源及現(xiàn)場計量的問題，開發(fā)設計一種便攜式電學多參數(shù)校準裝置是非常必要的。

1 校準裝置設計

1.1 校準裝置總體需求

需要量值淵源的專用測試設備有陽極化自動電壓控制臺、發(fā)動機參數(shù)采集器試驗器、飛控蓄電池試驗器、導彈發(fā)射控制系統(tǒng)線路檢查儀等。為滿足以上設備的量值淵源，通過分析和歸納總結(jié)，研制的校準裝置的總體技術(shù)指標要求如表1所示。

1.2 校準裝置總體設計

考慮到校準裝置的便攜性等多方面的需求，裝置的總體設計如圖1所示。

圖1 校準裝置總體架構(gòu)圖

本校準裝置為基于PXI總線的模塊化儀器集成系統(tǒng)。系統(tǒng)主要硬件包括便攜式PXI機箱、嵌入式控制器、信號發(fā)生器、高速示波器、計數(shù)單元以及高精度數(shù)字萬用表等。

1.3 校準裝置硬件

校準裝置的硬件配置如表2所示。

表2 校準裝置硬件配置表

1.4 校準裝置軟件

校準裝置的軟件采用功能模塊設計原則，各功能模塊定義準確，結(jié)構(gòu)清晰，具備控制測量數(shù)據(jù)處理等功能。操作人員可隨時調(diào)入需執(zhí)行功能對應的子程序，只需根據(jù)視窗界面的菜單提示，鍵入或選擇必要的測試參數(shù)，即可輕松完成現(xiàn)場計量校準任務、終端智能化校準數(shù)據(jù)處理和按需求打印校準證書等功能［3］。

校準裝置的軟件是基于LabVIEW平臺開發(fā)的，進入程序主界面后的顯示如圖2所示。程序主界面包括標題欄、菜單欄。其中標題欄可以顯示軟件名稱，菜單欄可以完成整個程序的執(zhí)行操作。

圖2 校準程序主界面圖

校準裝置的6個功能模塊相互獨立，選擇不同的模塊即可進行相應的計量工作。具體操作過程不再詳述。

2 校準裝置的驗證

研制的校準裝置能對陽極化自動電壓控制臺等專用測試設備進行校準，下面以陽極化自動電壓控制臺為例，驗證校準裝置的校準結(jié)果。

2.1 傳統(tǒng)手動測試

計量人員使用安捷倫34970對陽極化試驗臺進行傳統(tǒng)手動測量，具體測試數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 手動測試數(shù)據(jù)

2.2 自動測試

使用研制的校準裝置對同一臺陽極化自動電壓控制臺的同一時段電壓、時間參數(shù)進行測試，獲得的數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 自動測試數(shù)據(jù)

將自動校準的數(shù)據(jù)與手動校準數(shù)據(jù)進行分析和比對。通過比對數(shù)據(jù)可知，自動校準和手動校準數(shù)據(jù)雖然有一定的差別，但是差別很小不影響校準結(jié)果的判定(根據(jù)被校設備的允許誤差判斷)［4］。自動校準的分析結(jié)果可以自動計算，也可以手動在分析界面用游標進行手動選擇，進行手動分析。校準裝置的運行結(jié)果表明該裝置進行陽極化試驗臺的校準能滿足校準要求，數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)校準結(jié)果一致性較好，且校準更靈活、高效。

2.3 其它部分專用測試設備的校準

使用該校準裝置還分別對發(fā)動機參數(shù)采集器試驗器電壓、頻率參數(shù)、對飛控蓄電池試驗器的電壓、電流參數(shù)、對導彈發(fā)射控制系統(tǒng)線路檢查儀的電阻參數(shù)進行了校準，與采用傳統(tǒng)校準方法獲得的數(shù)據(jù)進行比較后知，兩種裝置獲得的數(shù)據(jù)一致性較好，使用本文研制的校準裝置獲取的數(shù)據(jù)滿足指標要求，能夠進行相應的校準工作，具體數(shù)據(jù)不再詳述。

3 結(jié)論

研制的校準裝置為基于PXI總線的模塊化儀器集成系統(tǒng)，具有以下特點:

1)通過運行結(jié)果分析，該校準裝置能夠完成陽極化試驗臺等專用測試設備的電壓、電流、電阻和時間的現(xiàn)場校準工作;

2)該校準裝置體積小、集成度高、易于移動、安裝，可作為現(xiàn)場計量的標準設備;

3)該校準裝置由軟件通過程控接口以及通信總線控制標準源和被校準設備，測試完成后自動進行數(shù)據(jù)處理并生成原始記錄，提高了工作效率;

4)由于該校準裝置為模塊化儀器集成系統(tǒng)，因此可根據(jù)實際工作需要擴展功能，具有較好的可擴展性。

［1］張麗梅，潘海飛，吳清源.基于LabVIEW和PXI設計通用儀器儀表綜合檢定系統(tǒng)［J］.中國測試，2010(2):70-73.

［2］胡立志，張樹生，董蓮.LabVIEW在時間頻率計量測試中的應用［J］.中國計量學院學報，2008(2):133-136.

［3］張重雄.虛擬儀器技術(shù)分析與設計［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2007.

［4］馬恒儒.計量技術(shù)基礎［M］.北京:原子能出版社，2002.